多接口能源路由器主回路结构及功能仿真_田兵

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1、第４１卷第１０期２０１７年５月２５日Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．１０Ｍａｙ２５，２０１７ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１６０８０３００７多接口能源路由器主回路结构及功能仿真田兵，雷金勇，郭晓斌，李鹏，刘志文（南方电网科学研究院，广东省广州市５１００８０）摘要：能源路由器是构成未来能源互联网的重要设备。在分析基于能源路由器的分布式能源共享方式的基础上，分析了能源互联网对能源路由器的基本要求，并提出了一种基于电力电子变换器的模块化多接口能源路由器主回路结构，包括储能及其变换器，公共直流母线和能源接口，其中能源接口根据其用途可分为网络能源接口和本地能源接口。简要介绍了能源路由器各个模块的

2、控制策略，在相应控制策略下，能源路由器一方面能够满足本地分布式电源的接入和负荷的供电需求，另一方面能够控制其多个网络能源接口的交换功率，实现多个能源路由器之间或与外部电网之间能量的点对点传输，即能源路由功能。提出了一种能源路由器储能和各网络能源接口之间的能量管理策略，能够实现分布式电源就地消纳及能源的网络共享。在ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下建立了能源路由器仿真模型，对能源路由器的动态响应特性和能量管理策略进行了仿真，结果验证了所提出的能源路由器主回路结构及控制策略的正确性和有效性，验证了能量管理策略的可行性。关键词：能源互联网；能源路由器；能源共享；分布式能源；储能；能

3、量管理０引言网、交通网与气网融合的能源系统，这种融合以互联网技术为基础。另一种观点以ＡｌｅｘＱ．Ｈｕａｎｇ为人类的生产生活在目前阶段和未来相当长一段代表，以能源路由器为基础，强调现有电力系统网络时间内都严重依赖于化石能源，而化石能源总量有结构的变革。如文献［３］提出的ＦＲＥＥＤＭ（ｆｕｔｕｒｅ限且不可再生，由此产生的能源危机和伴生的环境［１－２］ｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｌｅｃｔｒｉｃｅｎｅｒｇｙｄｅｌｉｖｅｒｙａｎｄ危机困扰着人类的发展，改善和解决这两个危机ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）系统，效仿互联网的路由器，提出了基也成为学者努力和研究的方向。正是在这种背景下［３－６］于电力电子变压器

4、的能源路由器，并且进行了原型提出了能源互联网的概念。实现。文献［１０］提出了电能路由器的功能要求，并目前，能源互联网的研究还处于起步阶段，对能根据现有的电网结构，将电能路由器分类，阐释了电源互联网还没有统一公认的定义，但提出能源互联能路由器的特点。文献［１１］提出了一种三级式模块网的目标基本一致，即实现能源生产清洁替代、能源化多端口能量路由器，并进行了典型参数设计。本消费电能替代（两个替代），实现能源共享和高效利文认为能源互联网应以两个替代和构建能源自由市用。而在技术手段上主要有两种观点，一种以里夫场为目标，而能源的共享和高效利用由市场机制自金为代表，强调用互联网技术改造或扩展

5、传统能源动实现。自由市场的构建需要电网结构的变革，需网络。如里夫金在其著作《第三次工业革命》中，提要引入能源路由器，因此，能源互联网首先应变革现出能源互联网的内涵主要是利用互联网技术实现广有电网使之成为一个自由的能源市场，然后考虑将域内的电源、储能设备与负荷的协调。文献［７］认为其他能源网络与电网融合，形成更大的跨不同能源能源互联网的内涵是“可再生能源＋智能电网＋互形式的能源市场。联网”，能源互联网是智能电网的拓展，强调以智能目前文献报道的能源路由器的主回路结构主要电网为物理基础。文献［８－９］指出能源互联网是电采用传统电力电子变压器的结构，一般具有一个高压端口和一个低压端口，

6、部分文献将电力电子变压收稿日期：２０１６－０８－０３；修回日期：２０１７－０２－０６。器的低压直流母线也引出作为一个直流端口。同电上网日期：２０１７－０４－０５。国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目压等级的分布式电源、负荷或外部电网必须汇集于（２０１４ＡＡ０５２００１）；广东省自然科学基金资助项目同一母线，然后与匹配的端口相连。此种结构的能（２０１５Ａ０３０３１０２２７）。源路由器端口数量有限，不便于扩展，且并接于同一１６田兵，等多接口能源路由器主回路结构及功能仿真母线的设备或网络之间不能实现能源路由功能。由器的电气结构如图１所示。能源路由器作为公共本文从目前分布式光伏

7、发展的一种困境出发，电网和工厂负荷及屋顶光伏之间的关口设备，其相提出并分析了一种能源互联网环境下分布式能源共互间也存在电气连接。图１在物理结构上已构成能享方式，由此分析了能源互联网对能源路由器接口源互联网雏形，在能源共享逻辑层面，将公共电网等和功能的需求。在此基础上提出了一种多接口的能效为一个逻辑节点，两个能源路由器各为一个逻辑源路由器主回路结构，具有接口多、便于扩展的优节点，形成了一个三节点环状能源互联网见附录Ａ点，外部电网或其他能源路由器可分别接不同的能图Ａ２。三个节点之间可实现可控的能